Оптическое многоканальное устройство передачи информации

Оптическое многоканальное устройство передачи информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оптическое многоканальное устройство передачи информации содержит лазерный источник света 4, П-акустооптические модуляторы 6, источник 1 информации, цилиндрическую линзу 7, канал связи 8, 1-5, 4-5, 7-8. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 В 10/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPPt ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СЙИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4824491/09 (22) 08,05.90 (46) 07.11.92. Бюл. М 41 (71) Таганрогский научно-исследовательский институт связи (72) И.И.Пивоваров, В.В,Роздобудько, Н,А.Смышляева, Э,В.Чекрыгин и Е.А,Юхимец (56) Заявка Японии

ЬЬ 62-7743, кл. Н 04 В 9/00, 1987.

Заявка G8 N 2146134, кл. G 02 F 1/33, 1985.... Ы„, 1774509 А1 (54) ОПТИЧЕСКОЕ МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (57) Оптическое многоканальное устройство передачи информации содержит лазерный источник света 4, П-акустооптические модуляторы 6, источник 1 информации, цилиндрическую линзу 7, канал связи 8, 1 — 5, 4-5, 7 — 8. 2 ил.

1774509

Изобретение относится к технике свя- малая помехозащищенность передаваемых зи, а именно к средствам передачи инфор- сообщений. мации на основе волоконно-оптических Целью изобретения является повышелиний связи,и может быть использовано в нме соотношения сигнал/шум передаваених в качестве мультиплексора. 5 мых сообщений в волоконно-оптических

Известна система оптической связи,пе- системах, использующих для мультиплексиредающая часть которой включает лазер, рования акустооптические модуляторы. акустооптический модулятор, на электриче- Указанная цель достигается тем, что в ский вход которого подается передаваемый оптическом многоканальном устройстве песигнал, оптический фильтр и фокусирующее 10 редачи информации, содержащем лазерный устройство, сводящее световые лучи нуле- источник света и и акустооптических модувого порядка в один передающий сигнал, ляторов, электрические входы которых соеНедостатком данной оптической системы динены с выходами соответствующих является неэффективное использование источников информации, а оптические вымощности лазерного излучения, полезная 15 ходы акустических модуляторов через цичасть которой из-за малой эффективности линдрическую линзу соединены с входом акустооптических модуляторов будет тем канала связи, акустооптические модулятоменьше, чем выше диапазон рабочих частот ры расположены последовательно на одной канала связи. оптической оси по отношению к лазерному

Известен акустооптический мульти- 20 источнику. света, плексор и демультиплексор, содержащий Отличительным признаком предлагаелазер, на выходе которого формируется по- мого устройства является последовательследовательность излучаемых импульсных ное включение акустооптических сигналов, а также устройство отклонения модуляторов света с целью использования луча, управляемое периодической последо- 25 непродифрагировавшей части мощности вательностью сигналов, характеристики ко- лазерного луча для повышения соотношеторых обеспечивают определенную ния сигнал/шум . последовательность положения луча в про- Заявитель и авторы не обнаружили устстранстве, благодаря чему осуществляется ройствсаналогичнымитехническими решепередача импульсных сигналов в заданной 30 ниями, поэтому заявляемое устройство периодической последовательности от об- удовлетворяет критерию новизны и обеспещего канала к пространственно разделен- чивает достижение положительного эффекным каналам, в каждом из которых имеется та — повышение соотНошения сигнал/шум усилитель лазерного излучения. Недостат- передаваемых сообщений. комустройстватакжеявляется неэффектив- 35 Ни одно из известных авторам. устное использование лазерного излучения ройств, осуществляющих коммутацию кана- .. из-за того, что при формировании каналов лов в волоконно-оптических системах, не полезно используется мощность дифраги- обладает таким отличительным признаком, рованного света, а мощность света в нуле- что позволяет считать данное предложение вом порядке дифракции теряется. 40 соответствующим критерию "существенные

Наиболее близким по технической отличия", сущности к заявляемому устройству я вля- Изобретение поясняется фиг.1 и 2. ется выбранное в качестве прототипа аку- Структурная схема предлагаемого оптистооптическое отклоняющее устройство, ческого многоканального устройства переиспользуемое как мультиплексор в волоконно- 45 дачи информации приведена на фиг.1. оптических системах передачи информации. Указанное. устройство содержит источИзвестное устройство содержит лазерный ис- ник сигналов 1, управляемые генераторы 2, точник света, светоделитель на и параллель-, усилители 3, лазерный источник 4, пьезопных каналов и акустооптических модуляторов реобразователи 5, акустооптические моду(АОМ}, на преобразователи которых мульти- 50 ляторы 6, цилиндрическую линзу 7, общий плексируемые сигналы подаются от.источ- канал 8. ника электрических сигналов через набор и Предлагаемое оптическое многоканальуправляемых генераторов и усилителей, а с ное устройство передачи информации рабооптических выходов и модуляторов свето- тает следующим образом. вые сигналы цилиндрической линзой сво- 55 От источника передаваемых сигналов 1 дятся в общий канал передачи информации. входные сообщения поступают на и управНедостатком устройства, выбранного в ляемых генераторов 2, частоты генерации качестве прототипа, является его низкая эф- которых выбраны таким образом, чтобы пофективность в части использования мощно- лосы частот передаваемых сообщений не сти лазерного излучения и, как следствие, перекрывались. Например, если Лf — поло1774509 са частот первого из передаваемых сигналов, à A fz — второй, то должно иметь место соотношение

f< — fz > Лf>+ Лfz, где fg и f> — рабочие частоты второго и первого из управляемых генераторов 2.

Далее преобразованные входные сигналы поступают на усилители 3, с выхода которых они подаются на пьезопреобраэователи 5 акустооптических модуляторов 6.

Пьезопреобразователи 5 преобразуют электрические сигналы в акустические аналоги, распространяющиеся в звукопроводе модуляторов. Свет, подаваемый от лазерного источника 4, дифрагирует последовательно на каждом из и акустооптических модуляторов 6, Все и акустооптических модуляторов 6 находятся на одной оптической оси, задаваемой падающим лучом света лазерного источника 4. Углы падения света на каждый из и акустооптических модуляторов 4 должны быть различными; они задаются рабочей частотой f> — f< каждого из и управляемых генераторов 2, С помощью цилиндрической линзы 7, все и продифрагировавших лучей света, несущих информацию î и входных сигналах, сводятся в один общий передающий канал 8, в качестве которого может быть использован волоконно-оптический кабель.

В предложенном устройстве используется традиционная элементная база. В качестве управляемых генераторов могут быть применены генераторы на транзисторах или СВЧ диодах, в том числе работающие в режиме синхронизации. Примером таких генераторов могут служить промышленновыпускаемые модули типа М42103.

Нет недостатка в выборе типов усилителей. Современная промышленность серийно выпускает усилители на транзисторах среднего уровня мощности, вплоть до частот 10 ГГц; требуемые для АОМ уровни мощности составляют (0,5 Вт. Конкретно в предлагаемом устройстве могут быть использованы усилители типов М42127>

М42129, М 42140 и др, Что касается акустооптических модуляторов, то из промышленных в устройстве может быть применен модулятор типа МЛ201. Для диапазона частот свыше 200 МГц модуляторы могут быть выполнены на основе ОМЬОз. В качестве лазерного источника могут быть применены газовые — ЛГН-219.

ЛГН-207, ЛГН-208 и полупроводниковые лазеры — ИЛПН вЂ” 203, ИЛПН-205, ИЛПН—

207 и др.

Цилиндрическая линза является широкоприменяемым оптическим элементом. К ней не предъявляется никаких специальных требований: она может быть изготовлена по

5 стандартной технологии из стекла марки К8.

В качестве общего передающего канала (a зависимости от конструктивных требований) может использоваться BOK типов ОК, OB ТУ 16.705.296 — 86. Отметим также, что в

10 пределах замкнутого объема возможна передача сформированных таким образом сигналов без ВОК, в воздушном пространстве, В заключение оценим степень увеличения эффективности и улучшения помехоза15 щищенности в предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом. Данные. поясняющие такой расчет, представлены на фиг.2.

Здесь изображены части схем устроиства прототипа (фиг.2а) и предлагаемого устрой20 ства (фиг.2б). В устройстве прототипа мощ ность источника света с уровнем Р, при подаче на AOM предварительно делится на и каналов, так, что на каждый из АОМ поступает Ро/и. Если эффективность дифракции

25 у всех AOM одинакова, то уровень дифрагированного — полезного света для каждого из

AOM составит Po Е/и, где k — коэффициент дифракции. В предлагаемом устройстве мощность лазерного излучения не делится

30 между АОМ, а последовательно подается на каждый из них. При этом, как следует из рассмотрения фиг.2б,мощность, поступающая на каждый АОМ. составляет Рр, Pp(1 k).

Po(1 — k),. „Pp(1 — к)", а уровень дифра35 гированного света в.каждом из каналов соответственно равен Ppk, Pp(1 — k)k, Pp(1 — k) х х k,...,Pp(1 — k) k. Сопоставляя уровни полезной световой мощности в каждом из каналов предлагаемого устройства и

40 прототипа, получим, что выигрыш в эффективности использования мощности света в каждом из каналов определяется по формуле: — и (1 - k), Ро и где Pi — мощность. света в канале с номером

i п р еeд л а г а еeм оoгiо o у с тTрpо0й сcтTв а, 1=1.2..,n, P— мощность света в каждом из каналов прототипа; n — количество кан лов в линии связи;

k — коэффициент дифракции.

Получаемый выигрыш будет тем больше, чем меньше значение К т.е. чем выше диапазон рабочих частот канала связи, Из приведенной выше формулы следует, что при значении дифракционной эффективности k = 0,03, что является вполне

1774509 реальной величиной (в соответствии с прототипом), и при количестве каналов n==5 выигрыш в эффективности использования световой мощности в первом канале составляет

91 =5; во втором канале р = 4,85; в пятом канале д = 4,43.

Таким образом предлагаемое устройство в каждом из каналов позволяет получить большую световую мощность, чем прототип, что увеличивает помехозащищенность устройства.

Определим количество каналов, реализуемых в предлагаемом устройстве.

Так как мощность луча первого порядка в последнем канале не должна быть меньше некоторого значения Рм», определяемого чувствительностью фотоприемников, то можно записать:

Ро k (1 — k) = Рмин, Отсюда находим возможное число каналов

Рмин

jg- — — м п=1+

Роk g (1 — k)

Оценив чувствительность фотоприемников, выпускаемых отечественной промышленностью, приходим к выводу. что

Рмин = 100 мкВт. Приняв первоначальную

5 мощность лазера равной 10 мВт (реальная величина для современных излучателей) и полагая, как было указано выше, k =- 0,03, определяем число каналов:

0,01

10 0 03 «37

Ig (1 — 0,03) То есть предлагаемое устройство позво15 ляет реализовать 37 каналов, что является более чем достаточным для современной техники связи.

Формула изобретения

Оптическое многоканальное устройство

20 передачи информации, содержащее лазерный источник света и и акустооптических модуляторов, электрические входы которых соединены с выходами соответствующих источников информации, причем выходы

25 акустооптических модуляторов через цилиндрическую линзу соединены с входом канала связи. отл ич а ю щее с я тем, что, с целью повышения соотношения сигнал/шум, акустооптические модуляторы

30 расположены последовательно на одной оптической оси по отношению к лазерному источнику света,